РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ

В соответствии со СН н П2-4-79 для освещения помещений, как правило, следует предусматривать газоразрядные лампы низкого и высокого давления (люминесцентные, ДРЛ, ДРИ, металлогенные, натриевые, ксеноновые). В случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности применения газоразрядных источников света допускается использование ламп накаливания.
Для расчета общего равномерного совещения при горизонтальной рабочей поверхности основным являтся метод светового потока (коэффициента использования), учитывающий световой поток лампы Ф_л, лм, при лампах накаливания или световой поток группы ламп светильника при люминесцентных лампах.
Расчет по методу коэффициента использования ведется в следующем порядке.
1. Определяется требуемая нормами освещенность Е, лк, (табл. 1). Выбор нормируемой освещенности осуществляется в зависимости от размера объекта различения, контраста объекта с фоном и коэффициента отражения фона (рабочей поверхности). Фон считается светлым — при коэффициенте отражения поверхности более 0,4 (побеленные потолки, стены, чистый бетонный и светлый деревянный потолок);
средним —при коэффициенте отражения поверхности 0,2—0,4 (бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные стены с окнами; стены, оклеенные светлыми обоями);
темным — при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2 (стены и потолки в помещениях с большим количеством темной пыли; сплошное остекление без штор; красный кирпич неоштукатуренный; стены с темными обоями).
Контраст объекта различения с фоном считается большим — объект и фон резко отличаются по яркости; средним — объект и фон заметно отличаются по яркости; малым — объект и фон мало отличаются по яркости.
Определяют нормируемую освещенность при следующих данных: размер объекта различения 0,12 мм; фон — средний; контраст объекта с фоном — малый.
По табл. 1 имеют: разряд зрительной работы I подрязряд б. Освещенность при комбинированном освещении газоразрядными лампами 4000 лк (общее 400 лк, местное 3600 лк).

Таблица 1. Нормы освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях

П р и м еч а ни я:
1. Нормы освещенности, приведенные в табл. 51, следует повышать на одну ступень стандартной шкалы освещенности — 0,2;0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30, 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400:500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000;2500; 3000; 3500; 40004500; 5000 лк в следующих случаях; а) при расположении объек¬та различения от глаз далее, чем на 0,5 м; б) при работах I—IV разрядов, если напряженная зрительная работа выполняется в течение всего рабочего дня (например, визуальный контроль изделий, проборка нитей в текстильном производстве и т. д.); в) при повышенной опасности травматизма, если освещенность от системы общего освещения составляет 150 лк и менее (например, работа на дисковых пилах, гильотинных ножницах и т. п.); г) при специальных повышенных санитарных требованиях (например, на предприятиях пищевой и химико-фармацевтической промышленности), если освещенность от системы общего освещения составляет 500 лк и менее; д) при работе или производственном обучении подростков, если освещенность от системы общего освещения составляет 300 лк и менее; е) при отсутствии в помещении естественного света и постоянном пребывании работающих, если освещенность от системы общего освещения составляет300 лк и менее; ж) при отсутствии в помещении естественного света и постоянном пребывании работающих, если освещенность от системы общего освещения составляет 1000 лк и менее.

При наличии одновременно нескольких случаев нормы освещенности следует повышать не более чем на одну ступень.
2. Освещенность для системы комбинированного освещения является суммой общего и местного освещения.
3. В знаменателе приведены данные для ламп накаливания.
4. Светильники общего освещения должны составлять 10 % нормируемой освещенности комбинированной системы.

Таблица 2. Значения коэффициентов полезного действи

Таблица 2. продолжение

Примечание. Группы светильников различаются по кривым света (КСС). В каждую группу входят следующие; светильники (в скобках приведены их кпд).
Группа М—НСО02 (35%); НРО20 (40%); НСП02 (42%) НСПОЗ (45 %); ГПП01 (60 %); НСП11 (47 %); НСР02 (45 %) РСП11 (40%); РПП01 (60%).
Группа Д1—НСП01 (55%);НСШ1 (53 %); НСР01 (47%) ЛСП16 (60%); ЛСП18 (65%); РСП11 (60%); ПВЛМ (85%' ПВЛП (65%); Л2О10 (50%); ЛПОЗЗ (55%); ЛПБ35 (50 %,, ЛПО02 (48%); ЛПО16-20М (55 %); ЛП016 (45 %); ЛП025 (40%); ЛП026 (45%); ЛПО30(48%); ПЛК-150С (60%) ПКР-300М (30 %); ПП07 (50 %).
Группа Д2-НСП01 (71 %); НСП21 (71 %); НСП22 (75%) ЛСП06 (65%); ЛП021 (48%); ЛП022 (48%); ЛП028 (47%) ЛПО30 (48%); ЛП031 (40%); НСО02 (55%); НПО01 (54%) РСП21 (65%).
Группа Г1-НСП20 (75%); ИЧЫ1 (65%); ЛСП02 (60%) ЛВП02 (45%); ЛВП04 (45%); НЧТЧЛ (55%); РСП05 (70%) РСП13 (70%); РСП16 (60%); ЛПО02 (50%); ЛПОЗО (60%) ШОД (42 %). Группа Г2—Л СП 13 (75%); ГСП14 (72%); ГСП15 (70%) УСП-2 (50 %); УСП-4 (65 %); ЛСО02 (30 %).
Группа ГЗ —РСП13 (75%); ГСП17 (75%).
Группа Г4—РСП14 (77%); ЖП01 (70%); ГСП18 (75%); НСП17 (80%).
Группа К1 —НСП17 (80%); РСП05 (80%); РСП13 (75%); ГСП17 (75%).
Группа К2-ЖСП01 (70%); ГСП18 (75%); НЧТЧЛ (70 %).
2. Определяется тип светильников (табл. 2) и их предварительное число n при наивыгоднейшем расположении. Наивыгоднейшее расстояние между светильниками или рядами светильников L к высоте подвесанад рабочей поверхностью (L/h) для получения наименьшей неравномерности распределения освещенности на горизонтальной поверхности для различных классификационных групп светильников (табл. 2)равно: (Д1) — 1,3; (Д2) — 0,96; (П) — 0,91; (Г2) —0,77; (ГЗ)—0,66; (Г4) — 0,57; (К1) — 0,49; (К2)—0,42.
Расстояние от стены до ближайшего светильника с газоразрядными лампами l=(0,25—0,3)L, когда работа проводится непосредственно у стены, и l=(0,4— —0,5)L, когда у стены работа не производится. Относительное расстояние между светильниками с лампами накаливания для I—IV конструктивно-светотехнических схем светильников (табл. 3) принимается L/h —1,2?1,7.
3. Определяется индекс помещения

Таблица 3. Эксплуатационные группы светильников

где S — площадь помещения, м²; h — расчетная высота (расстояние от светильника до рабочей поверхности) , м; А и В — длина и ширина помещения, м.
Индекс помещения может быть взят непосредственно из табл. 4. В горизонтальной строке, соответствующей данному отношению Л:5, находим принятую величину расчетной высоты h. Затем по вертикальной графе опускаемся до значения площади помещения. Справа по этой горизонтали находится индекс помещения I.
4. По табл. 2 определяются кпд светильника нюс и кпд помещения нюп. Далее определяется коэффициент использования светового потока η= η_с* η_п.
5. Определяется необходимый поток каждого светильника Ф, лм, но формуле

где Е— нормируемая освещенность, лк; k₃— коэффициент запаса (табл. 5); S — освещаемая площадь, м²; z — коэффициент минимальной освещенности, значения которого для ламп накаливания и ДРЛ равны 1,15; для люминесцентных ламп— 1,1. По найденному потоку Ф выбирается стандартная лампа (табл. 6).

Таблица 4. Определение

Таблица 5. Значение коэффициента запаса k₃

При расчетах люминесцентного освещения, если намечено число рядов N, которое подставляется в формулу вместо n, под Ф следует понимать поток одного ряда.

Таблица 6. Лампы накаливания и люминисцентные

Примечание. В обозначении типа ламп накаливания: В – вакуумная, Б – биспиральная газонаполненная, БК – биспиральная криптоновая, Г – газонаполненная.

Одним из наиболее простых и приближенных способов определения мощности ламп, необходимых для равномерного освещения какого-либо помещения, является расчет по методу удельной мощности.
Удельной мощностью, Вт/м2, называется отношение установленной мощности ламп к величине освещаемой площади.
При таком методе расчета принимают, исходя из опытных данных, что для создания средней освещенности 100 лк на каждый квадратный метр площади освещаемого помещения требуется удельная мощность 16—20 Вт/м² при прямом освещении лампами накаливания и 6—10 Вт/м² при прямом освещении люминесцентными лампами. Эти расчеты верны для расчета при светлых потолках и стенах. Так как между освещенностью Е и удельной мощностью ω существует прямая пропорциональность, то при освещенности, отличной от 100 лк, удельная мощность будет равна ω=ωE_x/100. Так, например, если со при освещенности 100 лк равна 8 Вт/м², то при освещенности 300 лк она будет в три раза больше, т. е.

Большие значения удельной мощности принимаются для помещений с меньшей площадью освещения. Задаваясь числом светильников (с лампами накаливания и лампами ДРЛ), определяют мощность, Вт, одной лампы: P = ωS/n, где S — освещаемая площадь помещения, м²; n — число светильников.
Если расчетная мощность лампы не равна ее стандартной мощности, то выбирается ближайшая по мощности большая стандартная лампа (см. табл. 6). При люминесцентных лампах предварительно определяют число рядов светильников N, затем принимают значение удельной мощности со. Далее определяют число светильников в ряду:

где р — мощность одной лампы, Вт: а — количество ламп в светильнике.
Прожекторное освещение. При прожекторном освещении очень важно световые пятна на освещаемой территории располагать равномерно. Устанавливать прожекторы следует так, чтобы не было теней от оборудования, зданий, штабелей и т. д. Этого достигают встречным направлением световых потоков.
На экономичность и качество прожекторного освещения большое влияние оказывает высота установки прожектора. Чем выше установлен прожектор, тем короче тени и меньше блескость. Рекомендуется следующая высота установки прожекторов:
для создания только вертикальной освещенности — 10—15 м;
для освещения горизонтальных и вертикальных плоскостей небольших размеров — 15—20 м;
для освещения горизонтальных и вертикальных плоскостей больших или удаленных площадей — 20— 30 м.
Расстояние между соседними опорами прожекторов следует брать равным 4—10-кратной высоте опоры.
Число прожекторов можно определять, зная:
коэффициент, учитывающий потери света по сторонам m = 1,15?1,5, где m = 1,15 — для больших площадей; m= 1,5—для узких участков;
коэффициент запаса k = 1,2?1,3; световой поток выбранной лампы при напряжении 220 В;
коэффициент полезного действия прожектора η =0,55.
Если известны минимальная освещенность E_мин и освещаемая площадь S, тогда

где n — количество прожекторов. Пример 28
Определить мощность и количество ламп дневного света для освещения конторского помещения при следующих данных: площадь освещения S=6*10=60 м²; высота подвеса светильников 2 м, напряжение сети 220 В, освещенность E=200 лк. Потолки побелены, стены светлые.
Решение
Метод коэффициента использования светового потока
1. Принимают к установке светильники тира ШОД 2X80, группа светильника Г1. Располагают светильники в два параллельных ряда по три в каждом. Чтобы определить наивыгоднейшее расстояние между рядами светильников для группы Г1, надо принять L/h=0,91. Тогда L = 2*0,91 = 1,82 м.
2. Индекс помещения находят по табл. 54: i=2,0.
3. Коэффициенты отражения принимают: ρ_пот=70%; ρ_ст=50%, ρ_пол=10%.
4. Коэффициенты полезного действия: светильника η_c=42% =0,42 (см. табл. 2, примечание); помещения η_п=82%=0,82.
5. Коэффициент использования светового потока равен η=η_c* η_п =0,42*0,82=0,344.
6. Световой поток одного ряда светильников

Световой поток на одну лампу

Световой поток люминесцентной лампы ЛБ 80 Вт равен 4960 лм (см. табл. 56).
Метод удельной мощности
1. Принимают удельную мощность светильников

2. Мощность одного светильника

3. Мощность каждой лампы (в каждом светильнике двелампы) ρ_л= 160/2 = 80 Вт.
В производственных условиях для увеличения срока службы ламп накаливания при колебаниях сетевого напряжения последовательно с ними включаются сопротивления (резисторы), конденсаторы, диоды. На добавочном сопротивлении или конденсаторе создается падение напряжения, которое снижает напряжение на лампе до требуемой величины, обычно (0,75?0,8)U_н. Величина добавочного сопротивления, Ом, в цепи лампы накаливания равна

где U_н — номинальное напряжение сети, В; U_л— напряжение на лампе (0,75?0,8)U_н ; I — ток в цепи лампы, А. Ток в цепи лампы равен I= Uл/Rл, где Rл — сопротивление лампы Ом, определяемое из номинальных данных, R_л=U²_н/ρ_л, где ρ_л —мощность лампы, Вт.
В случае включения последовательно с лампой конденсатора по аналогии с вышеприведенным расчетом имеем

где x_c – емкостное сопротивление, Ом.
При частоте сети f=50 Гц емкость конденсатора, мкФ, будет равна

где π=3,14.

Пример 29
Определить добавочное сопротивление Rд в цепи лампы при следующих данных: рл=15 Вт;Uн =220 В; Uл =0,75Uн

Решение
1. Напряжение на лампе U_л =0,750,75Uн =0,75 -220 =165 В.
2. Сопротивление лампы R_л = =U²_н/pл = 220²/15= 3220 Ом.
3. Ток в цепи лампы I= U_л/R_л =165/3220=0,051 А.
4. Добавочное сопротивление в цепи лампы R_д =( U_н- U_л)/I=(220-165)/0,051 = 1080 Ом.
В случае применения конденсатора его сопротивление x_с= R_д =1080Ом. Емкость конденсатора будет равна